固溶+不銹鋼腐蝕

1、固溶添加一些合金元素(即溶質(zhì)元素)到鐵、鎳或鈷基高溫合金中，但僅形成單相奧氏體，達到高溫合金強化的目的。溶質(zhì)元素的作用主要是彈性交互作用、化學(xué)交互作用和電子交互作用。溶質(zhì)原子使固溶體基體點陣發(fā)生畸變，使固溶體中滑移阻力增加而強化。有些溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯能，提高位錯分解的傾向，導(dǎo)致交滑移難于進行，合金被強化。另外，強化作用還取決于溶質(zhì)元素在周期表中的位置，即與溶質(zhì)元素的電子空位數(shù)有關(guān)。這幾種強化作用在溫度不高于0.6丁熔(合金熔點的絕對溫度)時是相當重要的。在高溫使用條件下(T0.6丁熔)，溶質(zhì)元素是通過原子結(jié)合力提高，降低固溶體中元素的擴散能力，提高合金再結(jié)晶溫度，阻礙擴散式形變過程

2、而使合金得到強化。Ni基高溫合金中Nb的固溶強化 晶格中的部分原子被其他原子置換可產(chǎn)生和位錯相互作用的晶格畸變。Nb在Ni和Cr20-Ni80合金中的溶解度不大，在1200時，Nb在Cr20-Ni80中的溶解度為7，且隨著溫度的降低溶解度也減小。Nb和Ni之間的原子尺寸錯配度高達15左右，這限制了Nb在Ni中的充分溶解。然而，這樣高的原子尺寸錯配度在另一方面也表明Nb在產(chǎn)生晶格畸變方面具有很強的能力。無論Nb含量多少，Nb主要存在于相中(57)，其次存在于相中 (-28)，在碳化物中的Nb最少 (-15)。研究發(fā)現(xiàn)Nb含量從0提高到246，7相的點陣間隔從 35634nm增加到35713nm。

3、和相的晶格錯配度先從無Nb時的076增加到含Nbl24時的081，之后又開始下降，含Nb量為246時晶格錯配度降到原始值。隨著Nb含量從o提高到246，剪切模量從817x103提高到850x103。研究已證實在含 Cr20的Ni和Ni-Fe基625、706和 718合金中Nb能起到固溶強化的效果。據(jù)估算，加入246的Nb產(chǎn)生的固溶強化可使合金的屈服強度提高約 44Mpa。這大概占由于Nb的添加而產(chǎn)生的室溫屈服強度增加量的一半。由于隨著Nb含量的增加，和相的晶格錯配度變化不大，因此，Nb對由于晶格錯配所產(chǎn)生的共格應(yīng)變的貢獻不大。結(jié)果，合金強度增量的其余部分就主要歸因于由于Nb增大合金的反相疇界能

4、而產(chǎn)生的共格應(yīng)變強化。Ni基高溫合金中Nb的共格相強化我們就可以推測Nb在625、706和718合金中所起的作用。Nb所具有的適中的熔點和低彈性模量使Nb在固溶強化方面效果不明顯。其較大的原子半徑限制了其在鎳基合金中的溶解度，而其正電性特性使Nb易形成穩(wěn)定的碳化物和氮化物。另外，Nb的低密度使含Nb合金適于制作轉(zhuǎn)動件，實際上，Nb的最大優(yōu)勢在于其可促進，和相的形成。Nb傾向于偏聚在這兩個相中，從而導(dǎo)致其體積分數(shù)的增加。同時，Nb可減少Al和Ti在基體中的溶解度，從而進一步增加和相的含量。此外，Nb可增加相的反相疇界能，這增大了位錯切割相的阻力從而提高合金的高溫強度。在對Nb的特性有一個初步了解

5、后，就可以開始研究Nb在625、706和718合金中的作用了。首先，我們將對三種合金中最富Ni的625合金進行研究。三種合金的名義成分如表所示。625合金中Nb的冶金特性在航空航天領(lǐng)域，625合金被廣泛用來制作推力換向器、消聲器、殼體、排氣管、燃燒室、轉(zhuǎn)換導(dǎo)管、排氣元件和發(fā)動機安裝法蘭及支架。多年來，隨著對 625合金的性能優(yōu)化已出現(xiàn)了一些新的商用合金，比如725合金、Custom Age 625Plus®合金、626合金、625LCF®合金和718合金(通過增加Nb含量來增加高溫強度)。最終因子試驗確定了Nb、Mo、Cr、A1和Ti的最佳含量。Nb在625合金中的溶解度大

6、約為25，且隨著Mo+Cr含量的降低而增加(基于和718合金時效效果的比較)。在固溶狀態(tài)，Nb只是略微增大625合金的基體強度。然而在時效狀態(tài) (70416hAC)，當Nb含量超過 25時，屈服強度顯著增大。這些研究表明，Mo可增大基體的固溶強度，并且還可單獨或與Nb一起增大高溫時效合金的時效強化效果，同時降低高溫時效合金的沖擊韌性。Nb在鎳鐵基高溫合金中的作用大量的以Nb強化的變形高溫合金從技術(shù)上來說就是鎳鐵基高溫合金，這類合金包括眾所周知的：706，718，903和909合金。這些合金具有一些共同的特點：這些合金主要以鍛造或變形態(tài)應(yīng)用，使用溫度不超過650的。這些合金都以Nb進行強化，并且

7、常常主要通過沉淀析出共格的和相來提高合金的使用性能。這些合金的Ni含量必須超過25，這樣才能保證在面心立方奧氏體基體中可以析出相。鎳鐵基高溫合金的固溶強化在鎳鐵基高溫合金中，Co、Cr、Mo及w元素連同Nb一起，使合金得到固溶強化，但對Nb元素來說，沉淀強化相起著更重要的作用。 Stoloff估計在718合金的固溶體中，Nb大約占3(18)。鎳鐵基高溫合金中鈮對碳化物強化的作用鎳鐵基高溫合金中可形成MC型碳化物，這類高溫合金廣泛用于制造渦輪盤和渦輪轉(zhuǎn)子，而它們中的碳化物在合金鍛造及熱處理過程中，將在合金晶粒度的控制上發(fā)揮重要作用。這些碳化物中一般富集Ti、Ti與Nb的復(fù)合物以及其它難熔元素。N

8、b可以使MC型碳化物更加穩(wěn)定，但是在后序高溫熱處理及熱時效中，MC型碳化物還是會轉(zhuǎn)變成為 M23C6和M6C。鎳鐵基高溫合金中鈮對共格相強化的作用在鎳鐵基高溫合金中可以形成兩種共格相即和“相。相是一種有序共格相，是Ti和Ni反應(yīng)形成的，它與在鎳基合金中Ni和Al反應(yīng)形成的相相比有差異。由于鎳鐵基合金中Nb的存在，“相成為了合金強度的主要提供者，這個共格相是體心四方結(jié)構(gòu)(BCT)，(它的結(jié)構(gòu)可以看作是兩個FCC單胞的堆垛)。在基體中“相是圓盤和片狀析出的，還曾觀察到有“包覆著顆粒，這種”相的穩(wěn)定性明顯高于。“相的析出依賴于 Nb和Fe的存在，這是因為Nb和Nb提供了“形成所需的電子原子比以及基體

9、與沉淀錯配相的關(guān)系。相是圓盤或胞狀，與基體不共格，用相可以來控制晶粒度，而相對合金強度則具有雙重作用。另一種直接來自于的相是相(Ni3Ti)，合金中Ti和 Nb的高含量是相的形成的原因，相通常在晶界呈盤狀或胞狀，它會大大降低合金的塑性。某種熱處理可以使鎳鐵基合金中析出一種更加溫和的塊狀析出相，它可以象相一樣，在制造中用于控制合金的晶粒度。刀相和相的形成，將會降低合金潛在的強度，因為它們二者都會占用形成強化相和“所需的Ti和Nb。鎳鐵基合金中也可以形成拓撲密排相(TCP)和Laves相。Laves相比較常見，它與合金中的Nb、Fe和Si有關(guān)。Nb在706合金中的冶金行為706合金是60年代后期由

10、718合金發(fā)展而來的，以滿足大型鍛造燃氣渦輪件的冶金需求。706合金中的Ni、Mo及強化元素含量較低，因而提高了合金的可鍛性，減少了大尺寸合金錠橫截面上形成宏觀偏析的趨勢，同時合金的機械加工性能也得到了改善，降低了成本。合金中Nb、Al含量的降低，也使得合金形成偏析和黑斑的趨勢降低。另外，在合金強化元素降低的同時，增加了一定的Ti含量以保持706合金的強度，為了改善706合金加工性能，合金中的c含量控制的比718合金要低。706合金中主要的相及它們典型的形貌。706合金中的第三種析出相是刀相 (Ni3Ti，Nb)，它是六方晶系D024晶體結(jié)構(gòu)，在晶界以細小片狀析出，在晶內(nèi)以長片狀(針狀)析出，

11、在760-870之間相以消耗和“相的方式粗化長大。經(jīng)過1120的退火處理，相可以在晶內(nèi)均勻形核，但低于該溫度則不均勻，這不銹鋼的金屬腐蝕作者: chengyuanshi (站內(nèi)聯(lián)系TA)    發(fā)布: 2009-01-16腐蝕的種類和定義    一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，但在另外某種介質(zhì)中，卻可能因化學(xué)穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說，一種不銹鋼不可能對所有介質(zhì)都耐蝕。 在眾多的工業(yè)用途中，不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗來看，除機械失效外，不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在：不銹鋼的一種嚴重的腐蝕形

12、式是局部腐蝕（亦即應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕）。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上，很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。        金屬的腐蝕，按機理可分為特理腐蝕、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕，絕大多數(shù)都屬于電化學(xué)腐蝕。     應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）：是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)

13、力（不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之）和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值，要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋，當應(yīng)力腐蝕開裂擴展至其一深度時（此處，承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達到它在空氣中的斷裂應(yīng)力），則材料就按正常的裂紋（在韌性材料中，通常是通過顯微缺陷的聚合）而斷開。因此，由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。    點腐蝕：點腐蝕是指在金屬

14、材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發(fā)生高度的局部腐蝕，常見蝕點的尺寸小于1.00mm，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴重的甚至形成穿孔。     晶間腐蝕：晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和相）沉淀析出的有利區(qū)城。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞，它與一般選擇性腐蝕不同之處在于，腐蝕的局部性是顯微尺度的，而宏觀上不一定是局部的。 

15、;縫隙腐蝕：是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑，是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。     全面腐蝕：是用來描述在整個合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當發(fā)生全面腐蝕時，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔心，因為，這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預(yù)測它。 

16、;    均勻腐蝕：是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。根據(jù)不同的使用情況對耐蝕提出不同的指標要求，一般可分為兩大類：     1）. 不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/年的，認為是"完全耐蝕"；腐蝕速率小于0.1mm/年的，認為是"耐蝕"的。     2）. 耐蝕鋼 指在各種強烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。     2.各種不銹鋼的耐腐蝕性能     304 是一種通用性的不銹鋼

17、，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設(shè)備和機件。     301 不銹鋼在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象，被用于要求較高強度的各種場合。     302 不銹鋼實質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種，通過冷軋可使其獲得較高的強度。     302B 是一種含硅量較高的不銹鋼，它具有較高的抗高溫氧化性能。     303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼，用于主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件，因為在這類條

18、件下，這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。     304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種，用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至最少，而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕（焊接侵蝕）。     304N 是一種含氮的不銹鋼，加氮是為了提高鋼的強度。     305和384 不銹鋼含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用于對冷成型性要求高的各種場合。 308 不銹鋼用于制作焊條。     309、310、314及330

19、 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高，為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種，所不同者只是碳含量較低，為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性     316和317 型不銹鋼含有鋁，因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中，316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。     321、347及348 是分別以鈦，鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼，適宜作高溫下使

20、用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼，對鉭和鉆的合量有著一定的限制。     表面加工等級、特征及用途     原面：NO.1 熱軋后施以熱處理及酸洗處理的表面。一般用于冷軋材料，工業(yè)用槽罐、化學(xué)工業(yè)裝置等，厚度較厚由2.0MM-8.0MM。     鈍面：NO.2D 冷軋后經(jīng)熱處理、酸洗者，其材質(zhì)柔軟，表面呈銀白色光澤，用于深沖壓加工，如汽車構(gòu)件、水管等。     霧面：NO.2B 冷軋后經(jīng)熱處理、酸洗，再以精軋加工使表面為適度之光亮者。由于表面光滑，易于再研

21、磨，使表面更加光亮，用途廣泛，如餐具、建材等。采用改善機械性能的表面處理后，幾乎滿足所有用途。     粗砂NO.3 用100-120號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，具有不連續(xù)的粗紋。用于建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品及廚房設(shè)備等。     細砂：NO.4 用粒度150-180號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，具有不連續(xù)的粗紋，條紋比 NO.3細。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。     #320 用320號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，具有不連續(xù)的粗紋

22、，條紋比 NO.4細。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。     毛絲面HAIRLINE：HL NO.4經(jīng)適當粒度拋光砂帶的連續(xù)研磨生成研磨花紋的產(chǎn)品（細分 150-320號）。主要用于建筑裝飾，電梯，建筑物的門、面板等。     亮面：BA 經(jīng)冷軋后施以光亮退火，并經(jīng)過平整得到的產(chǎn)品。表面光澤度極好，有很高的反射率。如同鏡面的表面。用于家電產(chǎn)品、鏡子、廚房設(shè)備、裝飾材料等。產(chǎn)品特性及用途     SUS304：具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能,沖壓彎曲等熱加工性好,

23、無熱處理硬化現(xiàn)象,無磁性。廣泛用于家庭用品（1、2類餐具）、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸、汽車配件、醫(yī)療器具、建材、化學(xué)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶部件。     SUS304L：奧氏體基本鋼種，用途最為廣泛；耐蝕性和耐熱性優(yōu)良；低溫強度和機械性能優(yōu)良；單相奧氏體組織，無熱處理硬化現(xiàn)象（無磁性，使用溫度-196-800）。     SUS304Cu：以17Cr-7Ni-2Cu為基本組成的奧氏不銹鋼；成形性優(yōu)良，特別是拔絲和抗時效裂紋性好；-耐腐蝕性與304相同。     SUS316： 耐蝕性和高溫強度特

24、別好，可在苛刻的條件下使用,加工硬化性好,無磁性。適于海水用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料生產(chǎn)設(shè)備、照相、食品工業(yè)、沿海設(shè)施     SUS316L：鋼中添加Mo（2-3%），故耐蝕性和高溫強度優(yōu)良；SUS316L含碳量比SUS316低，因此，抗晶間腐蝕性比SUS316優(yōu)良；高溫蠕變強度高。可在苛刻的條件使用,加工硬化性好,無磁性。 適于海水用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料生產(chǎn)設(shè)備、照相、食品工業(yè)、沿海設(shè)施     SUS321：在304鋼中添加Ti，故抗晶間腐蝕性優(yōu)良；高溫強度和高溫抗氧性優(yōu)良；成本高，加工性比SUS304差

25、。耐熱材料、汽車、飛行器排氣管管路，鍋爐爐蓋、管道,化學(xué)裝置、熱交換器.SUH409H： 加工性能、焊接性能良好,高溫抗氧化性能良好,能夠承受的溫度范圍從室溫直到575。廣泛用于汽車尾氣排氣系統(tǒng)。     SUS409L：控制鋼中的C和N含量，故焊接性、成形性和耐蝕性優(yōu)良；含11%Cr，高溫和常溫下為具有BCC結(jié)構(gòu)的鐵素體不銹鋼；因填了Ti，750以下有空氧化性和耐蝕性。     SUS410：馬氏體代表鋼種，強度高，硬度高（有磁性）；抗腐蝕性差，不適合于嚴重腐蝕環(huán)境下使用；含C量低，加工性好，通過熱處理可使表面硬化。 &#

26、160;   SUS420J2：馬氏體代表鋼種，強度高，硬度高（有磁性）；耐腐蝕性差，加工成形性差，耐磨性好；能夠進行熱處理改善機械性能。廣泛用于加工刀具、管嘴、閥門、板尺、餐具。     SUS430：熱膨脹率低,成型型及耐氧化性好 適用于耐熱器具、燃燒器、家電產(chǎn)品、2類餐具、廚房洗滌槽。價格低，加工性好是理想的SUS304的替代品；抗英里腐蝕性好，典型的非熱處理硬化性鐵素體系不銹鋼。目前已知的化學(xué)元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現(xiàn)象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說，最常用的元素有

27、十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。 實際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的，當幾種元素共存于不銹鋼這一個統(tǒng)一體中時，它們的影響要比單獨存在時復(fù)雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。 1)各種元素對不銹鋼的性能和組織的影響和作用 1-1.鉻在不銹鋼中的決定作用：決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不

28、銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。迄今為止，還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明： 鉻使鐵基固溶體的電極電位提高 鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化 鈍化是由于陽極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。 1-2. 碳在不銹鋼中的兩重性 碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤為

29、顯著。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大（約為鎳的30倍），另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成系列復(fù)雜的碳化物。所以，從強度與耐腐燭性能兩方面來看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。 認識了這一影響的規(guī)律，我們就可以從不同的使用要求出發(fā)，選擇不同含碳量的不銹鋼。 例如工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的，也是最起碼的不銹鋼0Crl34Cr13這五個鋼號的標準含鉻量規(guī)定為1214，就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進去以后才決定的，目的即在于使碳與鉻結(jié)合成碳化鉻以后，固溶體中的含鉻量不致低于11.7這一最低限度的含鉻量。 就這

30、五個鋼號來說由于含碳量不同，強度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的，0Cr132Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強度低于3Crl3和4Cr13鋼，多用于制造結(jié)構(gòu)零件，后兩個鋼號由于含碳較高而可獲得高的強度多用于制造彈簧、刀具等要求高強度及耐磨的零件。又如為了克服188鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0.03以下，或者加入比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻，再如當高硬度與耐磨性成為主要要求時，我們可以在增加鋼的含碳量的同時適當?shù)靥岣吆t量，做到既滿足硬度與耐磨性的要求，又兼顧定的耐腐蝕功能，工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼，含碳量雖高達0.850.

31、95，由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了，所以仍保證了耐腐蝕的要求。 總的來講，目前工業(yè)中獲得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.10.4之間，耐酸鋼則以含碳0.10.2的居多。含碳量大于0.4的不銹鋼僅占鋼號總數(shù)的一小部分，這是因為在大多數(shù)使用條件下，不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。 1-3. 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的 鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達到24；而只有含鎳27時

32、才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時，含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。 基于上面的情況可知，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。 1-4. 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳 鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點雖然很多，但近幾十年來由于鎳基耐熱合金與含鎳20以下的熱強鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用，以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對不銹鋼的需要量越來越大，而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū)，因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不銹鋼與許多其他合金領(lǐng)域（如大型

33、鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強鋼等）中，特別是鎳 的資源比較缺乏的國家，廣泛地開展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實踐，在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。 錳對于奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些，錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，如鋼中的 含錳量從0到104%變化，也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因為錳對提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護作用也很低，所以工業(yè)上雖有以錳

34、合金化的奧氏體鋼（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等），但它們不能作為不銹鋼使用。 錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體，并且作用的程度比鎳還要大。例如，欲使含18鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，目前已在工業(yè)中獲得應(yīng)用，有的已成功地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。1-5.不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。 1-6.鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。 1-7.其他元素對不銹鋼的性能和組織的影響 以上主要的九種元素對不銹鋼的性能和組織的影響，除這些元素

35、對不銹鋼性能與組織影響較大的元素以外，不銹鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素，如硅、硫、磷等也有的是為了某些特定的目的而加入的，如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來說，這些元素相對于已討論的九種元素，都是非主要方面的，雖然如此，但也不能完全忽略，因為它們對不銹鋼的性能與組織同樣也發(fā)生影響。 硅是形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼惡意廣告常存雜質(zhì)元素。 鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多，這是因為鈷的價格高及其在其它方面（如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等）有著更重要的用途。在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多，常用不銹鋼

36、如9Crl7MoVCo鋼（含1.2-1.8鈷）加鈷，目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度，因為這種不銹鋼的主要用途是制造切片機械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。 硼：高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0005硼，可使在沸騰的65醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼（0.00060.0007）可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點共晶體，使奧氏體鋼焊接時產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大，但含有較多的硼（0506）時，反而可防止熱裂紋的產(chǎn)生。因為當含有0506的硼時，形成奧氏體硼化物兩相組織，使焊縫的熔點降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區(qū)時，母材在冷卻時產(chǎn)生的張應(yīng)力，由處于液態(tài)固態(tài)的焊

37、縫金屬承受，此時是不致引起裂縫的，即使在近縫區(qū)形成了裂紋，也可以為處于液態(tài)固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。 磷：在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素，但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著，故含量可允許高一些，如有的資料提出可達006，以利于冶煉控制。個別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達006（如2Crl3NiMn9鋼）以至0.08（如Cr14Mnl4Ni鋼）。利用磷對鋼的強化作用，也有加磷作為時效硬化不銹鋼的合金元素，PH1710P鋼(含025磷)乃PHHNM鋼（含030磷）等。 硫和硒：在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中

38、加0204的硫，可提高不銹鋼的切削性能，硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能，是因為它們降低不銹鋼的韌性，例如一般188鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達30公斤/厘米2。含031硫的188鋼（0084C、1815Cr、925Ni）的沖擊值為18公斤/平方厘米；含0。22硒的188鋼（0094C、184Cr、9Ni）的沖擊值為324公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能，所以實際應(yīng)用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。 稀土元素：稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯

39、中的裂紋。奧氏體和奧氏體鐵素體不銹鋼中加00205的稀土元素（鈰鑭合金），可顯著改善鍛造性能。曾有一種含195%鉻、23鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼，由于熱加工工藝性能在過去只能生產(chǎn)鑄件，加稀土元素后則可軋制成各種型材。 2)按金相組織對不銹鋼的分類及各類不銹鋼的一般特點 按化學(xué)成分（主要是含鉻量）及用途，不銹鋼分為不銹與耐酸兩大類。工業(yè)上還按自高溫（900-1100度）加熱空氣冷卻后鋼的基體組織的類型對不銹鋼進行分類，這是基于我們上面所討論的碳及合金元素對不銹鋼組織影響的特點決定的。 工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼按金相組織可分為三大類：鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼。

40、可以把這三類不銹鋼的特點歸納(如下表)，但需要說明的是馬氏體不銹鋼并不是都不可焊接，只是受某些條件的限制，如焊前應(yīng)預(yù)熱焊后應(yīng)作高溫回火等，而使焊接工藝比較復(fù)雜。實際生產(chǎn)中一些馬氏體不銹鋼如1Cr13,2Cr13以及2Cr13與45鋼焊接還是比較多的。通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹